高壓開關柜廠家淺談成套電氣技術的發展

    成套電氣主要有四大類產品：低壓成套開關設備、高壓開關柜、預裝式變電站和GIS。 高壓開關柜廠家對低壓成套開關設備和高壓開關柜的技術水平進行簡淺談介紹，另外兩類將在后面的相關文章中予以分享。
―、低壓成套開關設備
1.設計手段的提高
許多生產廠家已廣泛采用三維CAD設計軟件，如Pro/E、IDEAS、SOLIDWORK。這些設計軟件將設計、數據庫、計算分析以及加工等有機地結合起來，大大加快了產品的設計速度和可靠性，降低了技術人員的勞動強度。國外一些跨國公司，如西門子、ABB等，不僅將設計、制造有機地聯系在一起，而且可以通過互聯網隨時與分布在世界各地的分公司制造廠聯系，大大提高了產品更新的速度，可以最大限度地滿足市場的需要。
2.低壓設備內部故障電弧防護能力
低壓成套配電設備中的電弧故障一直是困擾著設備制造廠及用戶的一個重要問題。國外在開展故障電弧防護的研究方面，已取得了一些進展。歐洲一些國家已建議把故障電弧防護列入IEC 439.1標準的正式條款中，從根本上將人身安全放在首要位置。
目前，國外對成套開關設備內的電弧故障采取了主動防護和被動防護兩種防護措施。主動防護解決的是電弧故障的發生，也就是預防和避免電弧的發生；被動防護解決的是電弧故障發生后如何應對的問題。歐洲許多廠商已主動對自己的成套開關設備進行電弧故障防護能力的試驗，這無疑增加了用戶對其產品的信任度，增強了產品的競爭力。
3.低壓開關柜加工工藝
在柜體方面，普遍采用無螺母連接，即所有連接都采用自攻螺釘，在承重部位采用鉚螺母。采用自攻螺釘，除了加工方便，可提高加工速度外，在靠墻安裝的柜體中還可實現正面裝配和維修。在板材加工方面，除使用異型骨架之外，許多公司采用整體板材成型，這樣不僅減少了許多過渡件，還提高了柜體強度。
4.低壓開關設備的智能化
隨著工業中生產手段的復雜化和功能要求的不斷提高，對配電系統的要求也越來越高。 除了提高容量和可靠性外，對數據傳輸、遠程控制、故障檢測等也提出了更高的要求。智能化開關柜能夠實現遠程測量，即可查看各回路、控制單元（子站）的電量參數；遠程調節, 即對各子站可遠距離上傳、下載各種保護設定值和特性曲線；遠程控制，即對各子站實現遠 程儲能(萬能式斷路器)、合閘、分閘、起動、停車(電動機控制回路)等操作；還可進行信息査詢，即對系統各種信息資源進行査詢，如故障記錄、日常報表、電網管理、成本分析、電網質量和負荷分析等。目前，現場總線技術已應用到低壓配電系統中。
二、高壓開關柜
1.高壓柜內主開關元件無油化
高壓開關柜根據柜內主開關元件的不同可分為通用型高壓開關柜(主開關元件為斷路器，即斷路器柜)、F-C柜(高壓限流熔斷器+高壓接觸器)和環網柜(高壓負荷開關+高壓限流熔斷器)。
斷路器柜內可配少油斷路器、真空斷路器或SF6斷路器。占主導地位幾十年的少油斷路器存在電壽命短、維修頻繁和易燃易爆的缺陷。 20世紀80年代后期開始掀起無油化高潮， 目前少油斷路器柜生產量已很少，而無油化斷路器柜已占主導地位。由于真空斷路器在6~ 35kV電壓等級能滿足電力系統各項技術要求，其滅弧室由專業化廠家大批量生產，能保證質量，降低成本，生產的斷路器技術指標先進，故真空斷路器已占據主流。
國外廠商生產的高壓開關柜選用高可靠性的一次電器元件，如免維修小型斷路器、長壽命斷路器組件、小型高可靠性的隔離開關和接地開關。
2.性能逐步提高
近幾年來，高壓開關柜技術發展很快，性能逐年提高。主要體現在技術參數和壽命的逐步提高，體積減小，故障率降低。
（1）容量西門子、ABB、美國通用(GE)、西屋公司等國外廠商的產品，最大容量指標為：
12kV柜：額定電流5000A,額定短路開斷電流63kA。
36 (40.5) kV柜：額定電流2500A,額定短路開斷電流40kA。
西門子公司8BK40型開關柜，帶抽岀式斷路器，額定電壓17.5kV,額定電流5000A,額定開斷電流63kA。 ABB公司ZS3.2型36kV開關柜，額定電流2500A,額定開斷電流40kA。 又如西門子公司8BK41型移開式發電機組真空開關柜，額定電流可達到2000A,額定短路開斷電流80kA。
（2）開關柜機械壽命 美國GE公司PV型12kV、3000A、48kA雙層真空開關柜，機械壽命為4萬次，滿容量開斷電流次數達60次。荷蘭Holec公司12kV UT4柜配用NVU12真空斷路器手車，機械壽命為3萬次，短路開斷電流次數達100次。
（3）體積減小 ABB、AEG (德國通用電力公司)、GE、日本三菱、富士等公司12 ~ 17.5kV斷路器柜寬僅570 ~ 700mm。
（4）故障率降低 可靠性的提高特別以真空開關柜最為顯著，國外一些廠商，如GE公司生產的真空開關柜故障率已減至0.001 -0.0015/柜•年。
3.結構特點
（1）組裝式結構20世紀90年代以來，高壓開關柜的柜體結構經歷了從焊裝式到組裝式體的變遷。開關柜的柜體均以金屬板或敷鋁鋅板以CNC機床加工折彎成形，再用螺栓螺母或拉鉚螺母組裝而成，具有加工精度高、變形量小、互換性好等特點。
（2）絕緣 選用優質阻燃性絕緣材料，應用復合絕緣技術，將母排用固體絕緣材料封閉起來。良好的絕緣可防潮、防塵，減少運行故障。
（3）內部故障電弧防護開關柜的主開關室、母線室、電纜室均在頂部設置壓力釋放通道，在發生內部電弧故障時，自動打開壓力釋放金屬板，排泄壓力和氣體，以確保設備和人身安全。開關柜的門和隔板均釆用高強度密封，可以保證在發生內部電弧故障時不會噴射危及相鄰開關柜和運行人員安全的電弧及氣體。
4.高壓開關柜智能化
智能化開關柜是新一代的機電一體化產品，它是在高壓開關柜上配用智能型保護控制單元。保護控制單元是利用計算機技術、數字處理技術、傳感器技術、網絡通信技術而構成的集控制、保護、測量和通信于一體的裝置。
5.充氣柜異軍突起
1982年西門子公司率先推出充氣柜8DA10 （單母線柜）和8DB10 （雙母線柜）后，世界上各大制造公司紛紛仿效，開發出自己的產品。西門子公司在1982 ~ 1999年的17年間生產 了 22222臺充氣柜。我國充氣柜的生產還剛剛起步，2002年，西安高壓電器研究所（簡稱西高所）和平頂山天鷹集團已通過型式試驗。
20世紀90年代以來，國外有實力的公司都開發出了自己的高壓開關柜“精品”，它們的共同特點是：提高絕緣、改變開關柜的結構、具有高可靠性，如日本三菱公司的MA-EC 型落地式手車柜，荷蘭Hoke公司的UnitoleUT4型落地式柜。德國西門子公司在推出7.2 ~ 36kV的8BK20系列中置柜后，近年又推出了結構和性能更先進的NX AIR型斷路器組件式開 關柜。ABB公司除推出ZS1型中置柜外，同時還推出了 ZS3.2、ZS8.1、ZS8.2等結構先進、 可靠性更高的鎧裝式開關柜和箱式開關柜。法國Schneider電器公司制造的Meset鎧裝式開關 柜、GEC Alsthom公司的VISAX型開關柜，設計獨具特色，結構非常簡單，是性能優良、可 靠性高的智能型高壓開關柜。美國GE公司的PV型雙層鎧裝式斷路器柜、日本研制的四層 斷路器柜已投放市場。在中置式開關柜品種中，AEG薩克森的AHA型、Alston的PID型、東 芝公司VE型、富土公司VC型都具有結構緊湊、性能可靠、長壽命和操作安全的特點，不失為開關柜中的“精品”。